电流检测用金属板电阻器及其制造方法

摘要

本发明提供一种能抑制电子设备中的过电流导致的对电路的损害、具有优良的散热性、能够高精度地检测电流的电流检测用金属板电阻器及其制造方法。该金属板电阻器(10)包括：金属板电阻体(11)；耐热性保护层(12)，设置在该金属板电阻体的至少一个面的中央部；一对基底电极层(14)，以覆盖该金属板电阻体的一个面的中央部上所设置的耐热性保护层的两端部的方式设置在金属板电阻体的一个面上；一对端面电极层(15)，以覆盖该基底电极层整个面的方式设置在金属板电阻体的两端部。

说明书

技术领域

本发明涉及即使在特定的布线部中流过大电流的情况下也能够高精度 地检测电流，并且能够抑制电子设备中的对电路的损害的具有优良散热性的 电流检测用金属板电阻器及其制造方法。

背景技术

为了对电子设备赋予电路的过电流保护功能，利用了使用金属板电阻体 的电流检测用电阻器。该电流检测用电阻器为了检测特定的布线部的电流而 设置，需要利用具有数mΩ～数十mΩ的微小电阻值的电阻器来高精度地检测 电流。此外，为了使该电阻器在即使通电到电子设备中的电流是大电流的情 况下也能够进行检测，而对该电阻器进行了提高额定功率和进一步降低电阻 值的设计。

但是，这样设计的电阻器存在因为大电流产生热量而使布线基板受到热 损害的问题。

因此，为了避免这样的热损害等，已知有一种利用传递模(transfer  mold)技术形成厚保护层的电阻器。

作为具有这种保护层的电阻器，例如图3所示，已知一种电阻器30，具 有：金属板电阻体31；设置在该电阻体31两端部的一对电极层32；在该电 极层32间，设置在电阻体31的上表面和下表面的绝缘性保护层33(参照专 利文献1和2)。

但是，这种结构的电阻器也不能说对大电流导致的热损害就能够充分规 避，仍希望开发出散热作用更优良的电流检测用电阻器。

专利文献1：日本特开2007-220859号公报(图7)

专利文献2：日本特开平6-20802号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制电子设备中的过电流导致的对电 路的损害、具有优良的散热性、能够高精度地检测电流的电流检测用金属板 电阻器及其制造方法。

用于解决问题的手段

根据本发明，提供一种电流检测用金属板电阻器，包括：金属板电阻体； 耐热性保护层，设置在该金属板电阻体的至少一个面的中央部；一对基底电 极层，以覆盖该金属板电阻体的一个面的中央部上所设置的耐热性保护层的 两端部的方式设置在金属板电阻体的一个面上；一对端面电极层，以覆盖该 基底电极层整个面的方式设置在金属板电阻体的两端部。

此外，根据本发明，提供一种电流检测用金属板电阻器的制造方法，包 含：在带状的金属板电阻体的至少一个面的中央部丝网印刷耐热性保护层， 并使之固化的工序(a)；以覆盖该金属板电阻体的一个面的中央部上所设置 的耐热性保护层的两端部的方式在金属板电阻体的一个面上丝网印刷一对基 底电极层，并使之固化的工序(b)；利用电镀法以覆盖该基底电极层整个面 的方式形成端面电极层的工序(c)；按规定间隔切断带状的金属板电阻体的 工序(d)。

上述耐热性保护层可以设置在金属板电阻体的一个面的中央部和金属 板电阻体的另一个面的整个面上，此外，也可以设置在金属板电阻体的两面 的中央部。在金属板电阻体的两面的中央部设置耐热性保护层的情况下，通 过将端面电极层延长到没有设置基底电极层的金属板电阻体的面的不具有该 耐热性保护层的那部分面上，由此，能够扩大有效的电极面积，并能够进一 步提高散热效率。

作为耐热性保护层，可以使用公知的耐热性树脂，特别是，最好使用即 使薄膜也能表现出优良的耐热性和绝缘性的聚酰胺亚胺树脂。此外，通过使 该耐热性树脂层中含有二氧化硅粉，能够提高制造时的印刷特性。特别是， 作为二氧化硅粉，通过掺合具有微米级和纳米级的不同粒径的粉末，能够高 效地防止印刷时的塌边和洇渗等，耐热性保护层的宽度尺寸的精度等得到提 高，能够抑制表观电阻值(出現抵抗値)的偏差。

相对于与耐热性树脂的合计量，二氧化硅粉的掺合比例通常是30～55 质量％，优选是40～50质量％。此外，在掺合具有微米级和纳米级的不同粒 径的粉末的情况下，相对于与耐热性树脂的合计量，通常使前者为18～40 质量％，使后者为12～15质量％。

此外，除了二氧化硅粉以外，也可掺合CuO、Fe₂O₃、Mn₂O₃等黑色颜料。

基底电极层能够由可进行丝网印刷且能够热固化的含金属导电性树脂 膏等公知的电极材料来形成。

在本发明中，将基底电极层形成为覆盖耐热性保护层的两端部，并且由 端面电极层覆盖整体，因此，为了改善对耐热性保护层等的粘结性和印刷特 性等，最好由含有银粉和酚醛环氧树脂的膏形成基底电极层。使用银粉也能 够改善热传导性，也有助于电阻器本身的散热作用。

端面电极层可由电镀法形成，通常能够由包含镀铜层、镀镍层和镀锡层 的公知的电极材料来形成。

金属板电阻体只要是具有期望的电阻值的金属板就不特殊限定，例如可 以使用Cu-Mn系金属板、Ni-Cr系金属板、Fe-Cr系金属板。

发明效果

本发明的电流检测用金属板电阻器由于特别地具有耐热性保护层，而且 具有覆盖该耐热性保护层的两端部的基底电极层，还具有覆盖该基底电极层 整个面的端面电极层，因此，能够扩大有效的电极面积，即使是很高地设定 了额定功率的情况下，也能够确保优良的散热性。因此，本发明的金属板电 阻器能够抑制电子设备中的过电流导致的对电路的损害，能够高精度地检测 电流，并且能够有助于电子设备的小型化、薄型化。

附图说明

图1是示出本发明一个实施方式的电流检测用金属板电阻器的剖视图。

图2是示出本发明的其他实施方式的电流检测用金属板电阻器的剖视 图。

图3是现有的具有耐热性保护层的电流检测用金属板电阻器的剖视图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行说明。

图1是示出本发明一个实施方式的电流检测用金属板电阻器10的剖视 图。在图1中，11是具有电阻功能的金属板电阻体，在该金属板电阻体11 的上下表面上的大致中央部分，在金属板电阻体11的宽度方向整个面上设置 了第一耐热性保护层12和第二耐热性保护层13。

在第一耐热性保护层12的两端侧，覆盖该两端部分设置一对导电性的 基底电极层14，为了确保导电性，基底电极层14的一部分与金属板电阻体 11的上表面相连，残留出该金属板电阻体11的两端侧上表面的一部分。

该一对基底电极层14以整个面被覆盖的方式被一对端面电极层15包 覆，如图1所示，该一对端面电极层15包覆金属板电阻体11的端面，并且 分别延长到设置在该金属板电阻体11下表面中央部的第二耐热性保护层13 的两端而形成。

如图1所示，在一对端面电极层15的上方间隙部分形成有第三耐热性 保护层16。该耐热性保护层16能够由与第一和第二耐热性保护层(12、13) 同样的材料形成，但本发明中不是必需的结构。

图1所示的电流检测用金属板电阻器10是通过焊接等将下表面的端面 电极层15的部分安装在基板上的类型。

图2是示出本发明其他实施方式的电流检测用金属板电阻器20的剖视 图。在图2中，21是具有电阻功能的金属板电阻体，在该金属板电阻体21 的下表面上的大致中央部分，在金属板电阻体21的宽度方向整个面上设置了 第一耐热性保护层22。此外，在金属板电阻体21的上表面整个面上设置有 第二耐热性保护层23。

在第二耐热性保护层23的两端侧，覆盖该两端部分设置一对导电性的 基底电极层24，为了确保导电性，该基底电极层24的一部分与金属板电阻 体21的下表面相连，覆盖该金属板电阻体21的两端侧下表面整个面。

该一对基底电极层24以整个面被覆盖的方式被一对端面电极层25包 覆，如图所示那样，该一对端面电极层25包覆金属板电阻体21的端面而形 成。

图2所示的电流检测用金属板电阻器20是由焊接等将下表面的端面电 极层25的部分安装在基板上的类型。

本发明的制造方法包含在带状的金属板电阻体的至少一个面的中央部 丝网印刷耐热性保护层并使之固化的工序(a)。在本发明的制造方法中，如 图1和图2所示，能够在带状的金属板电阻体的另一个面上也丝网印刷耐热 性保护层并使之固化。

通过最后按规定间隔切断带状的金属板电阻体，能够形成期望的金属板 电阻器，在该切断前已统一形成了必要的耐热性保护层、基底电极层和端面 电极层，例如，可使用Cu-Mn系带状金属、Ni-Cr系带状金属、Fe-Cr系 带状金属。

在此，作为带状的金属板电阻体，使用最终轧制以后未退火处理的金属 板电阻体，在不降低金属板电阻体的弹性这点来说优选。如果带状的金属板 电阻体的弹性下降了，则在电阻器的制造工序中，带状的金属板电阻体弯曲 时就不能够复原，从而可能有成为不合格品的危险。

可通过对例如将含有二氧化硅粉的聚酰胺亚胺树脂分散在溶剂中而成 的耐热性树脂膏进行丝网印刷，并在80～300℃左右加热固化，从而形成耐 热性保护层。

本发明的制造方法包含：在金属板电阻体的一个面上，以覆盖该金属板 电阻体的一个面中央部上所设置的耐热性保护层的两端部的方式，丝网印刷 一对基底电极层并使之固化的工序(b)。

可通过对例如将含有银粉和酚醛环氧树脂的能够热固化的含金属导电 性树脂膏进行丝网印刷，并在80～300℃左右加热固化，从而形成基底电极 层。

本发明的制造方法包含利用电镀法以覆盖基底电极层的整个面的方式 来形成端面电极层的工序(c)。

可通过单独或复合地电镀处理例如铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)以及其 他金属或它们的合金来形成端面电极层。

本发明的制造方法包含按规定间隔切断带状的金属板电阻体的工序 (d)。

利用工序(d)能够得到期望的电流检测用金属板电阻器，并且不是在 一个个的金属板电阻体上形成耐热性树脂层、基底电极层和端面电极层，而 是在带状的金属板电阻体上统一进行，因此，制造效率优良。

实施例

下面，参照附图说明本发明的实施例，但本发明并不限定于此。

实施例1

图1所示的金属板电阻器10的制造

在最终轧制以后未退火处理的Cu-Mn系的带状金属板电阻体的上下表 面的中央部，由丝网印刷法涂覆含有二氧化硅粉的聚酰胺亚胺树脂膏，在 100℃下加热10分钟、200℃下加热10分钟、250℃下加热30分钟使之固化， 形成了第一耐热性保护层12和第二耐热性保护层13。

这里，所使用的树脂膏使用了聚酰胺亚胺树脂膏，相对于聚酰胺亚胺树 脂和二氧化硅粉的合计量，该树脂膏中含有36质量％的平均粒径4μm的 3.5～4.5μm粒径的晶体二氧化硅粉、以及10质量％的平均粒径20nm的合 成二氧化硅粉。在该树脂膏中，通过固化，所含的平均粒径20nm的合成二氧 化硅粉中的大约4质量％由于溶胶—凝胶(sol-gel)反应等变为2～5nm粒 径的二氧化硅粉，并将粒径不同的二氧化硅粉均匀地分散在所得到的耐热性 树脂层中。

然后，利用丝网印刷法，以与带状的金属板电阻体的上表面的第一耐热 性保护层12的左右两端部上重叠，并且一部分与带状的金属板电阻体的上表 面相连的方式涂敷混合有银粉和酚醛环氧树脂及溶剂而成的含银粉导电性树 脂膏，在200℃下加热30分钟使之固化，形成一对基底电极层14。

接着，以覆盖一对基底电极层14的方式，如图1所示那样，利用电镀 法，按照镀铜、镀镍、镀锡的顺序进行电镀，形成了一对端面电极层15。

其次，在一对端面电极层15的间隙，与第一耐热性保护层12和第二耐 热性保护层13的形成同样地形成了第三耐热性保护层16。

最后，按规定间隔切断带状的金属板电阻体，制造出电流检测用金属板 电阻器10。

实施例2

图2所示的金属板电阻器20的制造

在最终轧制以后未退火处理的Cu-Mn系的带状的金属板电阻体的下表 面的中央部和上表面整个面上，与实施例1同样地由丝网印刷法涂敷含有二 氧化硅粉的聚酰胺亚胺树脂膏，加热使之固化，形成了第一耐热性保护层22 和第二耐热性保护层23。

然后，与实施例1同样地，利用丝网印刷法，以与带状的金属板电阻体 下表面的第二耐热性保护层23的左右两端部上重叠的方式，并以一部分与带 状的金属板电阻体的下表面相连的方式涂敷混合有银粉和酚醛环氧树脂及溶 剂而成的含银粉导电性树脂膏，并使之固化，形成了一对基底电极层24。

接着，以覆盖一对基底电极层24的方式，如图2所示，利用电镀法， 按照镀铜、镀镍、镀锡的顺序进行电镀，形成了一对端面电极层25。

最后，按规定间隔切断带状的金属板电阻体，制造出电流检测用金属板 电阻器20。

实施例1和2中得到的金属板电阻器中的耐热性保护层全都没有宽度尺 寸的偏差，也没有边缘的塌边。

此外，由于耐热性保护层中含有粒径不同的二氧化硅粉，基底电极层中 含有银粉，因此，耐热性保护层、基底电极层和端面电极层的各接触面牢固 地紧贴在一起。

试验例

使用与实施例1同样地制造的电阻值不同的2种金属板电阻器和图3所 示的现有型的电阻值不同的2种金属板电阻器进行了以下的性能试验。再有， 作为构成现有型的金属板电阻器的各部件的材料，除了不包含基底电极层以 外，其它利用了与实施例1同样的材料制造。

将各金属板电阻器设置在Cu箔70μm的贴铜玻璃环氧基板上，将该基 板四周围成不透风状态，向电阻值5.1mΩ的各金属板电阻器通电19.8A的电 流，向电阻值4.84mΩ的各金属板电阻器通电20.3A的电流各15分钟。在金 属板电阻器的中央部和端面电极层的上方1cm的位置设置温度计，测量了通 电前后的金属板电阻器的上表面中央部和端面电极层的表面温度。表1中示 出使用了电阻值5.1mΩ的各金属板电阻器的结果，表2中示出使用了电阻值 4.84mΩ的各金属板电阻器的结果。

[表1]

[表2]

从表1和表2的结果可知，任何情况下与现有型的金属板电阻器相比设 置本发明的实施例1型的基底电极层，增大了端面电极层的面积，均可实现 中央部和端面电极层表面的温度上升部分变少，散热作用突出。

符号说明

10、20 电流检测用金属板电阻器

11、21 金属板电阻体

12、22 第一耐热性保护层

13、23 第二耐热性保护层

14、24 基底电极层

15、25 端面电极层

16 第三耐热性保护层